大规模软件宏观拓扑结构度分布及其演化分析

基于大量开源软件源代码度量数据,根据大规模软件宏观拓扑结构体现出来的复杂网络特征,将软件结构抽象为网络拓扑.在这基础上,采用复杂网络的度量分析方法,分别从无向图网络的度分布和有向图网络的出入度分布两方面讨论了大规模软件宏观拓扑结构度分布所体现出的无尺度特征.认为随着软件演化,度分布系数和入度分布系数呈下降趋势,最大节点入度值则呈增大的趋势;而出度分布系数和最大节点出度值则变化有限.然后结合软件工程实践探讨了上述现象形成原因,认为软件系统其结构还有进一步优化的空间.     

软件宏观拓扑结构标准结构熵和度的演化分析

现代软件生存周期可以看做是一个软件结构的演化过程.基于大量开源软件的统计数据,分析了标准结构熵、高度值节点数量和新增节点中低度值节点所占比例的演化,然后分析了度中心化指标较高的节点数量和新增节点中该指标较高的节点数量的演化.结果表明,标准结构熵和度中心化指标较高的节点数量普遍呈下降趋势,高度值节点数量呈上升趋势,新增节点大都为低度值节点.由此得出,成功实践的软件演化过程中,软件网络和软件结构的复杂性增长速度是逐步降低的.本研究对于指导软件开发有重要的作用.     

软件宏观拓扑结构紧密度的演化分析

选取大量开源软件的多个版本作为样本,以复杂网络作为研究工具,分析了软件结构的平均紧密度的演化趋势、平均紧密度稳定值、紧密度的分布、新增节点紧密度的分布、紧密度最高的前10个节点的演化.分析结果表明,软件网络的平均紧密度最终会趋向于一个稳定值;紧密度分布整体上呈现明显的单峰特性,说明软件中存在少数紧密度大的模块,这些节点处于软件网络的核心,是研究的重点.由此可知,软件网络的紧密度是度量软件的一个有效参数,对指导软件开发有重要作用.     

基于软核结构的软件复杂性分析与度量

针对大规模软件的复杂性难以度量和控制,以致严重影响了软件质量的问题,提出了一种基于软件基础结构的软件复杂性度量方法.通过对软核结构的提取和扩展操作,对软件结构中节点的继承深度进行了分析,从继承关系的角度对软件结构的复杂性进行度量.根据节点的继承深度与入度的关系,提出一种软件结构缺陷的检测方法,该方法可以在软件设计阶段及时检测出软件结构中的缺陷,以减少日后软件测试与维护的开销.     

基于核心继承树的软件网络特征量的研究

基于继承树的思想对软件网络进行了重新定义,提出了基于核心继承树的软件网络模型,并对其特征量进行统计分析.结果发现:核心继承树内部节点在软件的功能性和结构性方面都起着重要的作用,核心继承树内部节点的核数和度之间存在着线性关系,核心继承树内部节点的聚类系数和度、核数间存在着幂率分布关系.利用继承树网络模型去发现大规模复杂软...     

Internet路由级节点的度与核数的关系

针对目前对路由层面的Internet拓扑研究较少的问题,基于2006年1月至2006年12月采集的CAIDA Skitter项目授权的海量数据,对CAIDA路由层面拓扑探测数据进行了分析,描述了路由级节点度分布的幂率性.在此基础上计算出了更能体现网络拓扑层次性的各节点的核数,描述了节点核的幂率分布性质,进一步分析了节点核数与度之间的关系.研究表明,对低核节点,其度分布存在着幂率性质.     

全球航运网络鲁棒性和脆弱性研究

通过对全球航运网络节点度分布、度值相关性和节点度与介数相关性分析发现,度值大的节点优先与度值较大节点连接,度值大的节点介数也较大,因而度值较大的节点对网络影响程度较大.选择度值较大节点为优先攻击目标进行选择删除,随机生成节点序列作为出错目标进行随机删除,进而研究在出错和攻击情况下,全球航运网络聚集系数、平均距离、孤立节点比率和网络效率的变化情况.通过分析发现全球航运网络具有较好的鲁棒性,但网络较脆弱.     

复杂网络无尺度特征及其演化机理研究

根据复杂网络演化的两个基本机理抽象出一种复杂网络演化的一般模型(GP Model),该模型具备增长和择优两个普遍特征,并根据连续动力学原理分析了该模型的平凡特征量.在平凡特征量的基础上,利用极大似然原理得出了该模型网络在经历长期演化后节点分布具有幂律特征这一结论,从概率理论上解释了这一类网络度分布特征的成因.此外,利用GP模型研究了互联网度分布的指数截断特征以及长期演化的节点度分布特征,并分析了互联网的长期演化态势和节点行为特征.     

Internet路由级拓扑的分形特征

针对路由级Internet宏观拓扑结构的复杂性,分析了Internet拓扑结构的分形特征.利用κ-核解析将Internet拓扑分成不同的核,从内核至外核,分析了节点数目的增长、各核内节点的度分布以及谱密度分布,通过对各核拓扑图分别进行谱密度-特征值分布分析,发现各核分析结果表现出高度的一致性.这说明根据网络中心性定义的...     

青岛市历史街区街道结构与旅游要素空间分布关联研究

运用空间句法分析青岛市历史街区街道结构,核密度法刻画旅游要素分布特征,利用双变量相关分析法研究二者在不同尺度下的关联关系.研究发现:历史街区街道结构在不同尺度下具有一定差异,随着尺度不断扩大,整合度、街道密度高值核心区域向四周延伸,选择度由小范围高值核心区域转变为贯通各历史街区之间及内部的交通干道.不同尺度下整合度、街道密度与旅游要素分布关联程度存在差异,800 m尺度下关联性最高;历史街区与各类旅游要素分布相关性也存在差异,与餐饮类要素相关程度最高,与景点无相关性.选择度与旅游要素分布相关性较弱.     

Internet路由级拓扑的可视化算法

针对Internet的可视化问题,分析了现有算法的不足.在此基础上,提出了一个新的算法:基于节点的核数,由内核至外核逐层演化的算法.该算法从中心点开始演化,首先找出与该点直接相连的点布置在其周围,布点的范围随着节点核数的减小而加大,而后再从各叶子节点开始,找出与其相连的节点布置在其周围.以CAIDA Riesling监测点在2007年5月的Internet路由级拓扑数据为例,描绘了Internet的可视化结果.从可视化结果可以看出:该算法在描绘Internet拓扑的层次性演化上是比较突出的,尤其是在内层,但是当演化到外层时,由于节点数目的急剧增加,使其层次性不再突出.     

基于k-核解析的Internet路由级拓扑的分形特征

通过分析CAIDA Skitter项目授权的海量实测数据,研究了Internet路由级拓扑的分形特征.依据k-核解析的概念将Internet路由级拓扑分成不同的核,通过对各核的度分布、度相关性及聚集性等主要特征量进行分析,发现随着网络由外到内的逐层剪切,不仅度分布,而且聚类性质及相关结构也被保留了下来.这说明Internet路由级拓扑中存在着一种由外向内逐渐趋于网络中心的全局自相似性质,以及根据网络中心性定义的Internet的任意区域都有和整个网络拓扑相同性质的一种结构.Internet路由级拓扑具有分形特征.     

2012年IPv6网络拓扑演化预测

首先对网络节点的度和核数进行了幂律分析.基于Internet拓扑演化分析,融合层次模型和ARIMA模型,提出了预测IPv6演化过程的模型.选取CAIDA授权的IPv6 2008-01～2010-04三年期间的数据对模型进行了验证,并用该模型对2012年IPv6网络的各特征量进行了预测.结果表明:IPv6网络具有复杂网络...     

Internet分形特征研究

采用k-核分解算法对Internet分形特征进行研究.对高核区间和低核区间拟合结果的差异进行分析,提出Internet分形特征与其结构的层次性存在关联的猜想.随后,从删边数、删边比例和子网分布三个角度对k-核分解过程进行观察,确定Internet核心层与边缘层的分割边界,并利用骨架树理论研究Internet的层次分形特征.最后,从度分布指数、同配系数和结构熵等常见统计角度对Internet部分与整体,以及部分与部分之间的关系进行观察.观察表明,在以上统计角度,Internet边缘子网可以表征网络整体.     

距离约束在出租车客流网络结构中的作用研究

基于轨迹数据的提取与分析, 发现出租车客流存在距离约束。建立包含距离约束的流量演化模型, 生成模拟网络, 并对不同约束参数下的网络结构进行比较分析, 分析结果显示: 距离约束导致网络的度分布、流量强度分布、距离强度分布等产生“截断”现象, 并且约束距离越小, “截断”现象越明显。随着约束距离的减小, 边权分布的衰减速度变慢。度-流量强度相关性、度-距离强度相关性整体呈现幂律相关, 并且随着约束距离的减小, 幂指数逐步增大。随着约束距离的减小, 节点之间流量强度从微弱的负相关逐步转为微弱的正相关。研究结果有助于揭示人群移动的距离依赖性对出租车客流网络结构的影响规律。     

BBS用户回复网络的演化模型研究

结合复杂网络理论,首先利用获取的真实BBS论坛数据信息构建有向BBS用户回复网络,并分析日增节点数、日增边数、新用户发表原帖数、新用户获得回帖数、节点择优选择概率等的演化规律.其次,提出新的网络构造模型,并进行数据仿真.仿真结果表明,仿真网络的网络结构熵、度分布的演化规律与真实网络基本吻合,在一定程度上能够证明研究方法的正确性,也能解释真实BBS网络的演化规律,具有一定的现实意义.